Diferentes tipos de herramientas de corte de torno para máquinas y aplicaciones de torno CNC

Las herramientas de torno son herramientas de maquinaria antiguas pero diversas, exclusivas de las operaciones de torneado en la fabricación de piezas. Existen varios tipos de herramientas de torno, cada tipo con distintas estructuras, composición de materiales, funciones, etc., lo que resulta en diferentes aplicaciones.

La calidad de la pieza se puede lograr con diferentes herramientas de torneado según su nivel de comprensión de sus diseños, propiedades y funciones. Por lo tanto, este artículo analiza las clasificaciones de las diferentes herramientas de corte utilizadas en las máquinas de torno y cómo elegir la correcta.

¿Qué es una máquina de torno?

También conocida como la "Madre de todas las máquinas", una máquina de torno es una máquina antigua y versátil que data del siglo XIII.^th siglo en Egipto. Funciona para dar forma a materiales como metales y madera y funciona mediante el mecanismo de sujeción y rotación.

Hay herramientas de corte estacionarias montadas en el torno y eliminan partes de la pieza de trabajo giratoria dejando una pieza de trabajo con forma de acuerdo con el diseño del producto.

Tipos de máquinas de torno CNC

Máquinas de torno Vienen en varios tipos, como tornos CNC, de velocidad, de torreta y de motor. Los tornos CNC están automatizados, ofreciendo precisión y eficiencia. Los tornos rápidos son ideales para tareas más livianas y tienen aplicaciones comunes en carpintería debido a su operación más simple. Los tornos de motor sirven como máquinas versátiles de uso general adecuadas para una amplia gama de aplicaciones. Por otro lado, los tornos de torreta son ideales para cambios rápidos de herramientas, lo que los hace eficientes para producciones de gran volumen. Son particularmente hábiles en el manejo de productos con diseños complejos.

Partes principales de una máquina de torno

Las partes principales de un torno son el cabezal, el contrapunto, la bancada, los husillos, el motor y el soporte de herramientas. El La base forma la base del torno y es la parte donde se unen todas las herramientas de corte del torno.

El cabezal está a la izquierda de la máquina y es donde ocurre la acción principal. Sostiene el husillo principal donde se aplica la potencia generada por el motor. El contrapunto está a la derecha de la máquina y se mueve a lo largo de la plataforma y funciona para sostener la pieza de trabajo, proporcionando así estabilidad.

El motor del torno está debajo de la plataforma pero a la izquierda, cerca del cabezal. Puede ser eléctrico (el más común) o hidráulico y genera la energía necesaria. Por último, el portaherramientas se encarga del ajuste de la altura y la rotación del torno.

Clasificación 1: Básica Tipos de herramientas de torno

A partir de la comprensión de qué es una máquina de torno, es importante observar cómo se clasifican comúnmente las herramientas de corte de torno. Esta clasificación gira en torno a la operación específica de mecanizado o corte para la que están diseñados.

Herramientas de torneado

Las herramientas de torneado de torno eliminan parte de una pieza de trabajo giratoria a lo largo de una longitud que conduce a una pieza final con un diámetro reducido. Hay dos tipos: herramientas de torneado de desbaste y acabado empleadas en el proceso de torneado CNC.

• Las herramientas de torneado en desbaste eliminan el exceso de material de la pieza de trabajo gracias a su ángulo de corte que puede soportar la máxima presión durante el mecanizado.
• Por otro lado, las herramientas de torneado de acabado solo pueden eliminar pequeñas partes de la pieza de trabajo, lo que lleva a una pieza final con un acabado suave y preciso.

Herramientas de revestimiento

Una herramienta de refrentado de torno tiene un diseño similar a una herramienta de planeado convencional caracterizada por un filo lateral. Es aplicable en operaciones de refrentado, es decir, la eliminación de capas de materiales de la pieza de trabajo para producir una superficie lisa o rugosa dependiendo de parámetros como la velocidad. Hay dos tipos: herramientas orientadas a la derecha o a la izquierda.

• Una herramienta orientada hacia la derecha funciona en el lado derecho de la pieza de trabajo.
• Mientras que la herramienta orientada hacia la izquierda funciona en el lado izquierdo de la pieza de trabajo.

De todos modos, las herramientas de cara son aplicables para crear una superficie plana en una pieza.

herramientas aburridas

Las herramientas de perforación de carburo tienen una barra de perforación característica y una herramienta de corte en su extremo. Hay dos tipos: barras de mandrinar de un solo punto caracterizadas por un solo filo y barras de mandrinar multipunto que tienen múltiples filos.

Las herramientas de mandrinado montadas en una máquina de torno se utilizan para agrandar agujeros existentes o crear formas internas dentro de una pieza de trabajo.

Herramientas de biselado

Una herramienta de biselado funciona para crear un chaflán, es decir, un borde inclinado en la esquina de una pieza de trabajo. Están hechas de materiales como acero de alta velocidad o carburo y tienen tres subtipos diferentes: herramienta de ángulo único, de ángulo variable y de chaflán indexable.

• Una herramienta de chaflán de un solo ángulo puede crear un chaflán que tiene un ángulo constante a lo largo de todo el corte.
• Una herramienta de chaflán de ángulo variable permite el ajuste del ángulo del chaflán, lo que permite a los maquinistas crear chaflanes con múltiples ángulos.
• Las herramientas de biselado indexables tienen insertos reemplazables que permiten cambiar el ángulo y aumentar la flexibilidad del proceso de biselado.

También es posible utilizar herramientas de torno giratorio para biselar colocándolas en ángulo recto con respecto a la pieza de trabajo. Sin embargo, tenga en cuenta no establecer el ángulo de inclinación tan alto ya que esto puede dejarlos obsoletos.

Herramientas de corte de hilo 

Estos tipos de cortadores de torno son aplicables para hacer patrones de hilo en espiral en una pieza de trabajo cilíndrica. Tienen un ángulo de punta que determina el ángulo de la rosca y una sección transversal que determina el paso de la rosca. Hay dos tipos de herramientas para cortar roscas, a saber, herramientas para cortar roscas internas y externas.

• Una herramienta para cortar roscas internas o una herramienta para roscar crea una rosca en un agujero.
• Mientras que la herramienta de corte de roscas externa para crear roscas en la superficie de la pieza de trabajo.

Las herramientas para cortar roscas son adecuadas para crear roscas en piezas como pernos y tuercas y para roscar (crear hilos internos).

Herramientas de moleteado

Las herramientas de moleteado son otro tipo de herramienta de corte que tiene dos o más ruedas metálicas con patrones en relieve. Hay diferentes tipos dependiendo de las piezas en relieve, siendo dos tipos comunes las herramientas de moleteado recto para crear patrones rectos y las herramientas de moleteado diagonal para crear patrones diagonales o en forma de diamante.

Las herramientas de moleteado se aplican para crear un patrón en relieve en la superficie de una pieza de trabajo para un mejor agarre o estética.

Clasificación 2: Especializada Herramientas de corte de torno

Los tipos especializados de herramientas de corte para tornos CNC se destacan de las cortadoras estándar en términos de diseños y aplicaciones y son adecuadas para requisitos de mecanizado específicos. Incluyen:

Herramientas de formación

Las herramientas de conformado se fabrican combinando herramientas de torneado y ranurado y son adecuadas para fabricar piezas con formas complejas. Tienen perfiles personalizados adaptados a formas específicas y son más precisos y eficientes en la producción.

Las herramientas de conformado son adecuadas y críticas en Mecanizado de precisión CNC y son populares en el mecanizado de contornos para formas cóncavas o convexas y en la fabricación de piezas que requieren alta precisión y exactitud, como engranajes.

Herramientas de torneado cónico

Las herramientas de torneado cónico están diseñadas para mecanizar superficies cónicas y son adecuadas para reducir o aumentar el diámetro de una pieza de trabajo. Se destacan en la producción de ejes cónicos donde el diámetro cambia a lo largo de la pieza de trabajo y son cruciales para crear características cónicas esenciales en varios operaciones de mecanizado. Estas herramientas son indispensables en las industrias automotriz, aeroespacial y manufacturera, particularmente para fabricar componentes como ejes, conos y boquillas.

Una característica clave de las herramientas de torneado cónico es su filo de corte en ángulo ajustable. Los operadores pueden configurar este borde en varios ángulos con respecto al eje del torno para cumplir con los requisitos específicos de la pieza de trabajo. Esta capacidad de ajuste permite a los maquinistas dar forma con precisión a diferentes materiales y tamaños, lo que convierte a estas herramientas en un activo valioso en la ingeniería de precisión y la producción de piezas personalizadas.

Herramientas de ranurado

Las herramientas de ranurado se utilizan para realizar ranuras en piezas de trabajo con superficies cilíndricas. Vienen en varias formas dependiendo de la máquina de torno, siendo las más comunes las herramientas de corte en forma de V y cuadradas.

Las herramientas de ranurado tienen un filo estrecho que las hace adecuadas para hacer ranuras, ranuras o tronzar en una pieza de trabajo a una profundidad de corte específica. Además, cuentan con una eficiente evacuación de viruta de la zona de corte.

Clasificación 3: Herramientas de torno CNC basadas en materiales

Las herramientas de corte para tornos metálicos también se pueden clasificar según la composición del material. Los materiales comunes utilizados para fabricar diferentes tipos de herramientas de torno incluyen:

Acero de alta velocidad

Las herramientas de corte de torno fabricadas con acero de alta velocidad son duras, fuertes y resistentes al desgaste. El material contiene elementos como carbono, tungsteno, cromo y vanadio y puede funcionar bien a una temperatura de aproximadamente 588ºC.⁰C.

Las herramientas de acero de alta velocidad (HSS) son asequibles y populares en operaciones de torneado de velocidad moderada, como el mecanizado de desbaste y semiacabado, debido a su versatilidad. Sin embargo, no son adecuados para el mecanizado de alta velocidad y requieren cambios frecuentes de herramienta.

Carburo

Las fresas de torno de carburo destacan por su excepcional dureza y durabilidad, superando a las herramientas tradicionales de acero de alta velocidad. Los fabricantes pueden mejorar estas propiedades agregando elementos como tungsteno, carbono, vanadio y cromo. Además, la aplicación de recubrimientos de materiales como óxido de aluminio y nitruro de titanio aumenta aún más su eficacia. Su beneficio clave radica en mantener un filo afilado a altas temperaturas de mecanizado, lo que los hace ideales para aplicaciones de mecanizado de alta velocidad y trabajo pesado.

Las herramientas de carburo destacan en el corte de materiales duros como acero inoxidable y hierro fundido, ofreciendo acabados superficiales y precisión mejorados. Su longevidad y capacidad para realizar trabajos más difíciles reducen la frecuencia de los cambios de herramientas, lo que mejora la productividad general. Si bien son más costosos al principio, su vida útil prolongada y su eficiencia los hacen rentables para uso industrial.

Diamante

Las herramientas diamantadas para máquinas de torno, conocidas por ser el material más duro, ofrecen un rendimiento incomparable en el mecanizado de precisión. Su principal ventaja es su excepcional resistencia al desgaste, lo que les permite mantener el filo y la precisión durante períodos prolongados, incluso a altas velocidades de corte. Estas herramientas son ideales para mecanizar materiales altamente abrasivos como compuestos, aleaciones de aluminio y cerámicas, asegurando acabados suaves y precisión dimensional.

Son particularmente valorados en industrias que requieren acabados ultrafinos, como la aeroespacial y la electrónica. Su durabilidad genera menos cambios de herramientas y reduce el tiempo de inactividad, lo que las convierte en una opción rentable a pesar de su mayor costo inicial.

Cerámica

Las fresas de torno CNC de cerámica destacan por su excepcional resistencia al calor y durabilidad, ideales para el mecanizado a alta velocidad de materiales difíciles de mecanizar como aceros endurecidos, aleaciones a base de níquel y titanio. Su resistencia al desgaste y la deformación bajo altas temperaturas garantiza una vida útil prolongada de la herramienta y un rendimiento constante. Estas herramientas son especialmente beneficiosas en entornos de mecanizado abrasivos, ya que reducen significativamente la frecuencia de reemplazo de herramientas.

También exhiben una excelente estabilidad química, evitando reacciones adversas con diversos materiales. Aunque inicialmente son más costosos, su longevidad y eficiencia en aplicaciones exigentes los convierten en una solución rentable en industrias como la aeroespacial y la de fabricación de automóviles.

Nitruro de boro cúbico

Las herramientas de torno de nitruro de boro cúbico (CBN) son reconocidas por su dureza y resistencia al desgaste, solo superadas por el diamante, lo que las hace ideales para mecanizar materiales duros. Su alta estabilidad térmica garantiza la eficiencia en procesos de mecanizado a altas temperaturas, mientras que su inercia química permite una interacción segura con una variedad de metales. Estas herramientas son particularmente efectivas en el mecanizado de aceros endurecidos, aplicaciones de alta velocidad y mecanizado de acabado, ofreciendo acabados superficiales de alta calidad y precisión.

A pesar de un costo inicial más alto, la vida útil prolongada de la herramienta y la menor necesidad de reemplazos hacen que las herramientas CBN sean económicamente eficientes a largo plazo, especialmente en entornos de alta producción. Su durabilidad no sólo mejora el rendimiento sino que también reduce los tiempos de cambio de herramientas, agilizando aún más los procesos de fabricación.

Clasificación 4: Herramientas de torno CNC según la velocidad de aplicación

Las herramientas de torneado de torno se pueden clasificar según la dirección de avance durante el proceso de mecanizado.

Herramientas de mano derecha

Una herramienta de mano derecha elimina materiales de la pieza de trabajo a medida que se mueve de derecha a izquierda. La mayoría de las brocas de herramientas de torno para mecanizado CNC tienen el diseño adecuado, lo que las convierte en opciones más económicas. Además, cortan hacia el mandril y la formación de viruta está alejada de la herramienta, lo que aumenta la evacuación eficaz de la viruta. Por lo general, son herramientas de torneado y herramientas de refrentado y se aplican para crear piezas torneadas, roscados y superficies planas en el extremo de la pieza de trabajo.

Herramientas para zurdos

Un cortador de torno izquierdo elimina materiales de la pieza de trabajo a medida que se mueve de izquierda a derecha. No son comunes por lo que son más caros. Además, cortan lejos del plato, lo que significa que la formación de virutas está hacia el plato. Sin embargo, son preferibles para realizar torneado hacia atrás, hombros afilados en la parte posterior de la pieza de trabajo y son la mejor opción para piezas de trabajo cortas que no pueden ser agarradas por el mandril del subhusillo. 

Herramientas de punta redonda 

Las herramientas de punta rugosa tienen puntas estrechas sin ángulos de inclinación laterales o traseros. Por lo tanto, son preferibles para cortar en dirección derecha o izquierda. Son aplicables en la creación de piezas con acabado liso, perfilado complejo y contorneado de superficies curvas o redondeo de esquinas.

Clasificación 5: Herramientas de torno CNC según la estructura

Las herramientas de torno también se clasifican según su estructura en tres tipos principales. Estos son:

Herramientas de un solo cuerpo

Una estructura de un solo cuerpo se fabrica con un solo material, como carburo, acero rápido o cerámica. Tienen una forma, tamaño y geometría específicos y son muy fuertes. Por lo tanto, son los tipos de herramientas de torno más aplicables en operaciones de mecanizado estándar.

Herramientas de corte de torno de soldadura

La soldadura es un proceso clave en la fabricación de herramientas de corte para tornos CNC, que implica la unión de diferentes materiales. Esta técnica permite la creación de geometrías personalizadas, la modificación de herramientas existentes para nuevas aplicaciones y la sustitución de insertos de corte. El resultado es una solución rentable y versátil, especialmente útil en escenarios que requieren la adaptación de herramientas para piezas nuevas o complejas. Las herramientas de corte soldadas son particularmente frecuentes en entornos donde se necesitan modificaciones frecuentes.

Herramientas de corte de torno de abrazadera

Sujete las herramientas de torno utilizando métodos de unión temporales. Son una opción de herramientas hábil, ya que facilitan el reemplazo de las plaquitas y el uso de plaquitas con múltiples filos de corte. Como resultado, son aplicables en operaciones donde existe una necesidad constante de brocas de herramientas reemplazables utilizadas en una máquina de torno.

Qué considerar al elegir una herramienta de torno

Considere los siguientes factores al seleccionar una herramienta de torno para el éxito de las operaciones de mecanizado.

Material y propiedades de la pieza de trabajo

La composición del material de la herramienta de corte debe ser más fuerte, más duradera y más dura que la de la pieza de trabajo para un mecanizado eficiente. Si se pasa por alto este aspecto, la herramienta puede astillarse o romperse. Por ejemplo, el mecanizado de materiales duros como el titanio requiere herramientas fabricadas con sustancias más duras, como el diamante, que son más efectivas que las opciones de acero rápido (HSS).

Acabado superficial deseado y tolerancias

El acabado superficial deseado y la tolerancia determinarán propiedades como la nitidez y el ángulo de ataque de la herramienta de torno. Por ejemplo, para lograr un acabado superficial liso, son preferibles herramientas de torno de metal con ángulos de ataque elevados y bordes cortantes afilados. Por otro lado, se puede lograr una tolerancia estricta utilizando materiales pequeños y dimensionalmente estables como el carburo.

Velocidad de corte, velocidad de avance y profundidad de corte

Es importante considerar las velocidades de corte de la operación, las velocidades de avance y las profundidades de corte, ya que determinarán la resistencia y clasificación de la herramienta del torno. Por ejemplo, las herramientas de un solo cuerpo, recubiertas o hechas de carburo y diamante, destacan por sus altas velocidades de corte y avance debido a su resistencia, dureza y durabilidad superiores. Una mayor profundidad de corte también significa que la herramienta debe ser lo suficientemente larga para tener un buen mecanismo de evacuación de virutas.

Capacidades y limitaciones de la máquina herramienta

La capacidad de la máquina de torno puede influir en los tiempos del ciclo de producción y en el uso correcto de las herramientas de torneado. Por ejemplo, los equipos rígidos utilizados en operaciones a gran escala requerirán el uso de cortadores de torno fabricados con materiales resistentes como el carburo que puedan soportar fuerzas de corte y condiciones de operación más altas. Además, algunas máquinas con múltiples dispositivos de sujeción de herramientas en un torno promoverán el uso de múltiples herramientas de torno, lo que conducirá a una disminución en el tiempo del ciclo de producción.

Avances tecnológicos en herramientas de corte de torno

Varios avances tecnológicos en la fabricación de herramientas han contribuido a una mejor producción de brocas y a una mejora de la precisión, eficiencia y versatilidad de la herramienta. Algunos avances incluyen:

Materiales avanzados

Actualmente hay un aumento en el uso de materiales avanzados con propiedades mejoradas como dureza, estabilidad térmica, tenacidad y resistencia al desgaste para mejorar el rendimiento.

Los materiales avanzados comunes son los grados de carburo de alto rendimiento y cerámicas como el nitruro de silicio y la alúmina. Además, recubrimientos como TiAlN (nitruro de aluminio y titanio) y AlTiN (nitruro de aluminio y titanio) ahora son comunes en la fabricación de herramientas de torno debido a sus propiedades mecánicas mejoradas.

Geometría de herramientas mejorada

Las herramientas de torneado modernas, que ahora presentan una geometría única, se utilizan en máquinas de torno para mejorar la eficiencia del mecanizado. Estas herramientas incorporan avances como rompevirutas, que mejoran la evacuación de virutas y el acabado superficial. Además, su diseño ahora incluye hélice y paso variables, lo que reduce significativamente la vibración y mejora la estabilidad durante el proceso de torneado.

Diseño asistido por computadora (CAD) y simulación

Con software CAD y herramientas de simulación, los fabricantes de herramientas de torno pueden crear prototipos virtuales de las herramientas y optimizar sus geometrías. Esto les puede permitir predecir el rendimiento de la herramienta antes de su producción.

Además, con el análisis de elementos finitos (FEA), los fabricantes pueden simular el comportamiento de las herramientas de torneado en diversas condiciones de mecanizado. Como resultado, esto permite el desarrollo de cortadores más fuertes y eficientes.

Integración de sensores

Algunas brocas para tornos ahora están integradas con sensores que permiten a los fabricantes monitorear parámetros como la temperatura y la vibración en tiempo real. Como resultado, es posible optimizar las herramientas, reducir su desgaste y mejorar su uso.

Fabricación aditiva

Las técnicas de fabricación aditiva se han vuelto fundamentales para producir herramientas de corte complejas y personalizadas para tornos. Esta innovación simplifica la creación de herramientas especializadas con diseños complejos, diseñados para necesidades de mecanizado específicas.

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Conclusión

Este artículo profundiza en las diversas formas, estructuras y materiales de las herramientas de torno, destacando cómo estas diferencias impactan sus aplicaciones y la calidad del producto final. Su objetivo es mejorar su comprensión de los diferentes tipos de herramientas clasificándolas según su función, estructura, diseño y otros criterios.

Después de leer este artículo, estará mejor equipado para seleccionar la herramienta adecuada a sus necesidades. Además, si necesita soluciones personalizadas para el mecanizado de herramientas de torno o necesita piezas mecanizadas a medida, no dude en contactarnos. Estamos aquí para ayudarle en comenzando tus proyectos.

Preguntas Frecuentes